CN110263875B - 一种建筑bim管理中比较构件轮廓相似性方法及其系统 - Google Patents

一种建筑bim管理中比较构件轮廓相似性方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法及其系统，该方法包括以下步骤：S1，在BIM中获取待比较预制构件的图像数据，以及在施工现场拍摄的预制构件的图像数据；S2，根据步骤S1获取的两种图像数据，提取该两种图像数据的外部轮廓；S3，比较这两种图像数据的外部轮廓的相似度：若外部轮廓的相似度大于或者等于预设相似度阈值，则施工现场的预制构件为设计匹配的预制构件。本发明能够根据图像数据处理获取预制构件在BIM模型中的位置及名称，提高建筑效率。

Description

一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种BIM技术领域，特别是涉及一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法及其系统。
背景技术
近几年来，由于BIM三维技术的发展逐步完善，BIM三维应用也逐步兴起，从网络在线BIM楼宇群体三维展示、楼宇三维工程设计、楼宇展销、装潢、安防等等，其应用越来越广泛。在施工现场的某种预制构件在不确定其安装位置或者名称时，亟需快速确定该预制构件的安装位置或者名称，故能节省建筑效率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法及其系统。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法，包括以下步骤：
S1，在BIM中获取待比较预制构件的图像数据，以及在施工现场拍摄的预制构件的图像数据；
S2，根据步骤S1获取的两种图像数据，提取该两种图像数据的外部轮廓；
S3，比较这两种图像数据的外部轮廓的相似度：
若外部轮廓的相似度大于或者等于预设相似度阈值，则施工现场的预制构件为设计匹配的预制构件。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S2中，提取图像外部轮廓的方法包括以下步骤：
S21，将BIM中获取的待比较预制构件的图像数据作为第一图像；以及将施工现场拍摄的预制构件的图像数据作为第二图像；
S22，分别对第一图像和第二图像进行裁剪处理，分别得到裁剪第一图像和裁剪第二图像；
S23，对裁剪第一图像和裁剪第二图像进行二值化处理后，分别得到二值化第一图像和二值化第二图像；
S24，获取二值化第一图像和二值化第二图像上的特征点得到第一图像和第二图像的外部轮廓。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S23中，对图像二值化处理的方法包括以下步骤：
S231，首先分别计算裁剪第一图像和裁剪第二图像的直方图：即分别将裁剪第一图像和裁剪第二图像各自所有的像素点按照0～255颜色区间划分，统计落在每个颜色区间的像素点数量；
S232，对直方图进行归一化处理：即各自将裁剪第一图像和裁剪第二图像中每个颜色区间中像素点数量除以对应图像中的总像素点；
S233，令i表示分类阈值，即一个灰度级，从0开始迭代；
S234，通过归一化的直方图，统计0～i灰度级的像素所占整幅图像的比例W0，并统计0～i灰度级的像素的平均灰度U0；
统计i～255灰度级的像素所占整幅图像的比例W1，并统计i～255灰度级的像素的平均灰度U1；
统计整体图像的平均灰度为U；其中，U＝W0×U0+W1×U1；
S235，计算前景像素和背景像素的方差G＝W0×(U-U0)2+W1×(U-U1)2；
S236，i＝i+1；返回步骤S234，直到i为256时结束迭代；
S237，将最大G相应的i值作为图像的全局阈值。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S3中，两种图像数据的外部轮廓的相似度的计算方法为：
Figure BDA0002109301940000031
其中，Xc为第一图像数据中的特征点；c为第一图像中特征点的序号；c为小于或者等于N的正整数，N为第一图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000032
为特征点Xc所占权重；QXc为特征点Xc的预设值；α为第一图像特征点调节因子，δ为第二图像特征点调节因子，β为综合因子，β＝δα/(δ+1)，Yh为第二图像中的特征点；h为第二图像中特征点的序号，h为小于或者等于M的正整数，M为第二图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000033
为特征点所Yh占权重；
Figure BDA0002109301940000034
为特征点Yh的预设值。
本发明还公开了一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法的系统，包括图像数据获取模块、轮廓数据提取模块和相似度比较模块；
图像数据获取模块用于在BIM中获取待比较预制构件的图像数据，以及在施工现场拍摄的预制构件的图像数据；
轮廓数据提取模块用于提取图像数据获取模块中获取的两种图像数据的外部轮廓；
相似度比较模块用于比较这两种图像数据的外部轮廓的相似度：若外部轮廓的相似度大于或者等于预设相似度阈值，则施工现场的预制构件为设计匹配的预制构件。
在本发明的一种优选实施方式中，在轮廓数据提取模块中执行以下操作步骤：
S21，将BIM中获取的待比较预制构件的图像数据作为第一图像；以及将施工现场拍摄的预制构件的图像数据作为第二图像；
S22，分别对第一图像和第二图像进行裁剪处理，分别得到裁剪第一图像和裁剪第二图像；
S23，对裁剪第一图像和裁剪第二图像进行二值化处理后，分别得到二值化第一图像和二值化第二图像；
S24，获取二值化第一图像和二值化第二图像上的特征点得到第一图像和第二图像的外部轮廓。
在本发明的一种优选实施方式中，在操作步骤S23中，对图像二值化处理的方法包括以下步骤：
S231，首先分别计算裁剪第一图像和裁剪第二图像的直方图：即分别将裁剪第一图像和裁剪第二图像各自所有的像素点按照0～255颜色区间划分，统计落在每个颜色区间的像素点数量；
S232，对直方图进行归一化处理：即各自将裁剪第一图像和裁剪第二图像中每个颜色区间中像素点数量除以对应图像中的总像素点；
S233，令i表示分类阈值，即一个灰度级，从0开始迭代；
S234，通过归一化的直方图，统计0～i灰度级的像素所占整幅图像的比例W0，并统计0～i灰度级的像素的平均灰度U0；
统计i～255灰度级的像素所占整幅图像的比例W1，并统计i～255灰度级的像素的平均灰度U1；
统计整体图像的平均灰度为U；其中，U＝W0×U0+W1×U1；
S235，计算前景像素和背景像素的方差G＝W0×(U-U0)2+W1×(U-U1)2；
S236，i＝i+1；返回步骤S234，直到i为256时结束迭代；
S237，将最大G相应的i值作为图像的全局阈值。
在本发明的一种优选实施方式中，两种图像数据的外部轮廓的相似度的计算方法为：
Figure BDA0002109301940000051
其中，Xc为第一图像数据中的特征点；c为第一图像中特征点的序号；c为小于或者等于N的正整数，N为第一图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000052
为特征点Xc所占权重；
Figure BDA0002109301940000053
为特征点Xc的预设值；α为第一图像特征点调节因子，δ为第二图像特征点调节因子，β为综合因子，β＝δα/(δ+1)，Yh为第二图像中的特征点；h为第二图像中特征点的序号，h为小于或者等于M的正整数，M为第二图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000054
为特征点所Yh占权重；
Figure BDA0002109301940000055
为特征点Yh的预设值。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明能够根据图像数据处理获取预制构件在BIM模型中的位置及名称，提高建筑效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明流程示意框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1，在BIM中获取待比较预制构件的图像数据，以及在施工现场拍摄的预制构件的图像数据；
S2，根据步骤S1获取的两种图像数据，提取该两种图像数据的外部轮廓；在本实施方式中，提取图像外部轮廓的方法具体包括以下步骤：
S21，将BIM中获取的待比较预制构件的图像数据作为第一图像；以及将施工现场拍摄的预制构件的图像数据作为第二图像；
S22，分别对第一图像和第二图像进行裁剪处理，分别得到裁剪第一图像和裁剪第二图像；
S23，对裁剪第一图像和裁剪第二图像进行二值化处理后，分别得到二值化第一图像和二值化第二图像；在本实施方式中，对图像二值化处理的方法具体包括以下步骤：
S231，首先分别计算裁剪第一图像和裁剪第二图像的直方图：即分别将裁剪第一图像和裁剪第二图像各自所有的像素点按照0～255颜色区间划分，统计落在每个颜色区间的像素点数量；
S232，对直方图进行归一化处理：即各自将裁剪第一图像和裁剪第二图像中每个颜色区间中像素点数量除以对应图像中的总像素点；
S233，令i表示分类阈值，即一个灰度级，从0开始迭代；
S234，通过归一化的直方图，统计0～i灰度级的像素所占整幅图像的比例W0，并统计0～i灰度级的像素的平均灰度U0；
统计i～255灰度级的像素所占整幅图像的比例W1，并统计i～255灰度级的像素的平均灰度U1；
统计整体图像的平均灰度为U；其中，U＝W0×U0+W1×U1；
S235，计算前景像素和背景像素的方差G＝W0×(U-U0)2+W1×(U-U1)2；
S236，i＝i+1；返回步骤S234，直到i为256时结束迭代；
S237，将最大G相应的i值作为图像的全局阈值。
S24，获取二值化第一图像和二值化第二图像上的特征点得到第一图像和第二图像的外部轮廓。
S3，比较这两种图像数据的外部轮廓的相似度：
若外部轮廓的相似度大于或者等于预设相似度阈值，则施工现场的预制构件为设计匹配的预制构件。在本实施方式中，两种图像数据的外部轮廓的相似度的计算方法为：
Figure BDA0002109301940000071
其中，Xc为第一图像数据中的特征点；c为第一图像中特征点的序号；c为小于或者等于N的正整数，N为第一图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000072
为特征点Xc所占权重；
Figure BDA0002109301940000073
为特征点Xc的预设值；α为第一图像特征点调节因子，δ为第二图像特征点调节因子，β为综合因子，β＝δα/(δ+1)，Yh为第二图像中的特征点；h为第二图像中特征点的序号，h为小于或者等于M的正整数，M为第二图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000074
为特征点所Yh占权重；
Figure BDA0002109301940000075
为特征点Yh的预设值。
在本实施方式中，还包括步骤S4，在设计模型中搜索步骤S3中设计匹配的预制构件的名称及其在设计模型中的安装位置。
本发明还公开了一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法的系统，包括图像数据获取模块、轮廓数据提取模块和相似度比较模块；
图像数据获取模块用于在BIM中获取待比较预制构件的图像数据，以及在施工现场拍摄的预制构件的图像数据；
轮廓数据提取模块用于提取图像数据获取模块中获取的两种图像数据的外部轮廓；
相似度比较模块用于比较这两种图像数据的外部轮廓的相似度：若外部轮廓的相似度大于或者等于预设相似度阈值，则施工现场的预制构件为设计匹配的预制构件。
在本发明的一种优选实施方式中，在轮廓数据提取模块中执行以下操作步骤：
S21，将BIM中获取的待比较预制构件的图像数据作为第一图像；以及将施工现场拍摄的预制构件的图像数据作为第二图像；
S22，分别对第一图像和第二图像进行裁剪处理，分别得到裁剪第一图像和裁剪第二图像；
S23，对裁剪第一图像和裁剪第二图像进行二值化处理后，分别得到二值化第一图像和二值化第二图像；
S24，获取二值化第一图像和二值化第二图像上的特征点得到第一图像和第二图像的外部轮廓。
在本发明的一种优选实施方式中，在操作步骤S23中，对图像二值化处理的方法包括以下步骤：
S231，首先分别计算裁剪第一图像和裁剪第二图像的直方图：即分别将裁剪第一图像和裁剪第二图像各自所有的像素点按照0～255颜色区间划分，统计落在每个颜色区间的像素点数量；
S232，对直方图进行归一化处理：即各自将裁剪第一图像和裁剪第二图像中每个颜色区间中像素点数量除以对应图像中的总像素点；
S233，令i表示分类阈值，即一个灰度级，从0开始迭代；
S234，通过归一化的直方图，统计0～i灰度级的像素所占整幅图像的比例W0，并统计0～i灰度级的像素的平均灰度U0；
统计i～255灰度级的像素所占整幅图像的比例W1，并统计i～255灰度级的像素的平均灰度U1；
统计整体图像的平均灰度为U；其中，U＝W0×U0+W1×U1；
S235，计算前景像素和背景像素的方差G＝W0×(U-U0)2+W1×(U-U1)2；
S236，i＝i+1；返回步骤S234，直到i为256时结束迭代；
S237，将最大G相应的i值作为图像的全局阈值。
在本发明的一种优选实施方式中，两种图像数据的外部轮廓的相似度的计算方法为：
Figure BDA0002109301940000091
其中，Xc为第一图像数据中的特征点；c为第一图像中特征点的序号；c为小于或者等于N的正整数，N为第一图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000092
为特征点Xc所占权重；
Figure BDA0002109301940000093
为特征点Xc的预设值；α为第一图像特征点调节因子，δ为第二图像特征点调节因子，β为综合因子，β＝δα/(δ+1)，Yh为第二图像中的特征点；h为第二图像中特征点的序号，h为小于或者等于M的正整数，M为第二图像中的特征点总个数；
Figure BDA0002109301940000094
为特征点所Yh占权重；RYh为特征点Yh的预设值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在BIM中获取待比较预制构件的图像数据，以及在施工现场拍摄的预制构件的图像数据；
S2，根据步骤S1获取的两种图像数据，提取该两种图像数据的外部轮廓；
S3，比较这两种图像数据的外部轮廓的相似度：
其两种图像数据的外部轮廓的相似度的计算方法为：
Figure FDA0002948088100000011
其中，
Figure FDA0002948088100000012
为特征点Xc的预设值；α为第一图像特征点调节因子，δ为第二图像特征点调节因子，β为综合因子，β＝δα/(δ+1)，Yh为第二图像中的特征点；h为第二图像中特征点的序号，h为小于或者等于M的正整数，M为第二图像中的特征点总个数；
Figure FDA0002948088100000013
为特征点所Yh占权重；
Figure FDA0002948088100000014
为特征点Yh的预设值；
若外部轮廓的相似度大于或者等于预设相似度阈值，则施工现场的预制构件为设计匹配的预制构件。
2.根据权利要求1所述的建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法，其特征在于，在步骤S2中，提取图像外部轮廓的方法包括以下步骤：
S21，将BIM中获取的待比较预制构件的图像数据作为第一图像；以及将施工现场拍摄的预制构件的图像数据作为第二图像；
S22，分别对第一图像和第二图像进行裁剪处理，分别得到裁剪第一图像和裁剪第二图像；
S23，对裁剪第一图像和裁剪第二图像进行二值化处理后，分别得到二值化第一图像和二值化第二图像；
S24，获取二值化第一图像和二值化第二图像上的特征点得到第一图像和第二图像的外部轮廓。
3.根据权利要求2所述的建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法，其特征在于，在步骤S23中，对图像二值化处理的方法包括以下步骤：
S231，首先分别计算裁剪第一图像和裁剪第二图像的直方图：即分别将裁剪第一图像和裁剪第二图像各自所有的像素点按照0～255颜色区间划分，统计落在每个颜色区间的像素点数量；
S232，对直方图进行归一化处理：即各自将裁剪第一图像和裁剪第二图像中每个颜色区间中像素点数量除以对应图像中的总像素点；
S233，令i表示分类阈值，即一个灰度级，从0开始迭代；
S234，通过归一化的直方图，统计0～i灰度级的像素所占整幅图像的比例W0，并统计0～i灰度级的像素的平均灰度U0；
统计i～255灰度级的像素所占整幅图像的比例W1，并统计i～255灰度级的像素的平均灰度U1；
统计整体图像的平均灰度为U；其中，U＝W0×U0+W1×U1；
S235，计算前景像素和背景像素的方差G＝W0×(U-U0)2+W1×(U-U1)2；
S236，i＝i+1；返回步骤S234，直到i为256时结束迭代；
S237，将最大G相应的i值作为图像的全局阈值。
4.根据权利要求1～3之一所述的建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法的系统，其特征在于，包括图像数据获取模块、轮廓数据提取模块和相似度比较模块；
图像数据获取模块用于在BIM中获取待比较预制构件的图像数据，以及在施工现场拍摄的预制构件的图像数据；
轮廓数据提取模块用于提取图像数据获取模块中获取的两种图像数据的外部轮廓；
相似度比较模块用于比较这两种图像数据的外部轮廓的相似度：
其两种图像数据的外部轮廓的相似度的计算方法为：
Figure FDA0002948088100000031
其中，Xc为第一图像数据中的特征点；c为第一图像中特征点的序号；c为小于或者等于N的正整数，N为第一图像中的特征点总个数；
Figure FDA0002948088100000032
为特征点Xc所占权重；
Figure FDA0002948088100000033
为特征点Xc的预设值；α为第一图像特征点调节因子，δ为第二图像特征点调节因子，β为综合因子，β＝δα/(δ+1)，Yh为第二图像中的特征点；h为第二图像中特征点的序号，h为小于或者等于M的正整数，M为第二图像中的特征点总个数；
Figure FDA0002948088100000034
为特征点所Yh占权重；
Figure FDA0002948088100000035
为特征点Yh的预设值；
若外部轮廓的相似度大于或者等于预设相似度阈值，则施工现场的预制构件为设计匹配的预制构件。
5.根据权利要求4所述的建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法的系统，其特征在于，在轮廓数据提取模块中执行以下操作步骤：
S21，将BIM中获取的待比较预制构件的图像数据作为第一图像；以及将施工现场拍摄的预制构件的图像数据作为第二图像；
S22，分别对第一图像和第二图像进行裁剪处理，分别得到裁剪第一图像和裁剪第二图像；
S23，对裁剪第一图像和裁剪第二图像进行二值化处理后，分别得到二值化第一图像和二值化第二图像；
S24，获取二值化第一图像和二值化第二图像上的特征点得到第一图像和第二图像的外部轮廓。
6.根据权利要求5所述的建筑BIM管理中比较构件轮廓相似性方法的系统，其特征在于，在操作步骤S23中，对图像二值化处理的方法包括以下步骤：
S231，首先分别计算裁剪第一图像和裁剪第二图像的直方图：即分别将裁剪第一图像和裁剪第二图像各自所有的像素点按照0～255颜色区间划分，统计落在每个颜色区间的像素点数量；
S232，对直方图进行归一化处理：即各自将裁剪第一图像和裁剪第二图像中每个颜色区间中像素点数量除以对应图像中的总像素点；
S233，令i表示分类阈值，即一个灰度级，从0开始迭代；
S234，通过归一化的直方图，统计0～i灰度级的像素所占整幅图像的比例W0，并统计0～i灰度级的像素的平均灰度U0；
统计i～255灰度级的像素所占整幅图像的比例W1，并统计i～255灰度级的像素的平均灰度U1；
统计整体图像的平均灰度为U；其中，U＝W0×U0+W1×U1；
S235，计算前景像素和背景像素的方差G＝W0×(U-U0)2+W1×(U-U1)2；
S236，i＝i+1；返回步骤S234，直到i为256时结束迭代；
S237，将最大G相应的i值作为图像的全局阈值。
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